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全新研发高性能复合材料汽车板簧亮相 比传统金

时间:2019-11-17 04:38来源:材料科技
近日,由 HRC发起,联合复材行业链条上多家国际优秀企业共同开发的新一代玻璃增强材料板簧隆重亮相在德国杜塞尔多夫举办的三年一度的橡塑行业顶级盛会-2019K展克劳斯玛菲展台。该

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近日,由 HRC发起, 联合复材行业链条上多家国际优秀企业共同开发的新一代玻璃增强材料板簧隆重亮相在德国杜塞尔多夫举办的三年一度的橡塑行业顶级盛会-2019 K展克劳斯玛菲展台。该玻纤板簧的重量比传统金属板簧减轻60%,还能进行由针对性的局部加强,具有高耐腐蚀性,进一步增加了产品附加值。

法国科勒纺利用其玻璃纤维增强材料,开发出了一种可以适应汽车零件批量生产的玻纤增强复合材料板簧,与传统金属件相比,可减重60%。

近年来,国内外汽车厂商积极研究和发展车身轻量化技术,新材料研发、应用已成为发展趋势。其中碳纤维材料的潜力和优势最大,碳纤维材料的应用成为未来汽车轻量化的重要发展方向。

此次板簧产品的联合开发可以说是复合材料行业上下游统筹联动,最大发挥各方技术优势的一个最佳实践。部件采用HP-RTM工艺来制造高玻纤含量的板簧产品。通过织物的设计改进的树脂的渗透性,使其可以渗透至预成型件的多个铺层。HRC集团成员来自英国的专业复合材料工程设计公司Engenuity负责板簧设计开发工作,Huntsman提供了由环氧树脂制成的基质系统,Johns Manville提供了玻璃纤维,Schmidt&Heinzmann制造了预成型件,Chomarat制作了织物,复合材料模具专家Alpex(阿尔派)专门设计了适应HP-RTM工艺的产品模具,Hufschmied负责通过铣削对零件进行模后加工,KraussMaffei负责了具体项目管理及部件最终成型。而HRC作为汽车行业复合材料零部件一级供应商将在接下来的市场开拓过程中将其作为重点产品进行大力的宣传及推广。

受益于合作伙伴的参与,这种由复合材料制成的新型板簧比钢制件轻60%。可以在需要的地方局部增强,同时复合材料的耐蚀性可以创造更多的附加值。

4月25日-5月4日,两年一度的北京国际车展在北京中国国际展览中心新馆和中国国际展览中心老馆同时举行,全球众多知名汽车厂商携新产品亮相本次车展。作为国内碳纤维复合材料的领军者,康得复合材料有限责任公司携全碳纤维车身、玻纤板簧、Surface-RTM零部件等最新研发产品盛装亮相,展示中国汽车碳纤维复合材料轻量化的最高水平。

复合材料板簧具有质量轻、弹性应变大、疲劳寿命长及安全断裂性好等诸多特点。根据测试数据,复合材料板簧的使用寿命是传统合金钢制板簧的5倍,而其重亮仅为传统板簧的一半不到,目前国际上已有知名主机厂成熟量产车型装车的案例。相比之下国内对于该产品的使用还处于相对较前期的探索阶段。借此预研项目,联合开发主体为大批量量产化建立了重要的理论及实践基础,包括材料参数,设计参数,工艺路径等。在车市阶段性低迷的大环境下,或许该类型产品能为各大主机厂在严峻的安全及性能之争中提供不一样的出奇制胜的思路。

科纺勒集团汽车市场经理Francisco De Oliveira解释说:“我们研发织物,由Engenuity负责开发组件,亨斯迈提供环氧树脂基体系统,佳斯迈威提供玻璃纤维,Schmidt&Heinzmann制造预制体,Alpex设计RTM模具,赫尔纳负责通过铣削对零件进行后加工,克劳斯玛菲接替了恒瑞的项目管理,并负责与合作伙伴进行该项目的协调。”

在本届车展上,康得复材首次带来了产业生态链企业完全自主设计、开发和制造的全碳纤维车身。康得复材副总裁、首席技术官兼康得新欧洲复合材料研发中心总经理及KDXRoding欧洲汽车设计中心联合总经理何鹏博士称,康得复材集中展示了过去两年发展的成果,标志着中国已经具备了汽车复合材料轻量化设计、研发、制造及量产的能力。在康得复材的带动下,中国汽车碳纤维复合材料轻量化实现了从0到1的重大突破。

G-Ply是科纺勒集团研发的,采用缝编纱线制成的用于高速生产的玻纤无屈曲织物增强材料,可承受400℃的加工温度。该增强材料适用于HP-RTM工艺,该工艺用于生产玻璃纤维含量较高的板簧。织物的结构设计提高了树脂的渗透性,使树脂能够快速渗透预成型件的多层织物。

碳纤维及其复合材料产业相对传统制造业来讲是个新兴产业,但在中国也已经有了几十年的发展历史。无论是高端的航空航天、还是体育用品,人的因素在制造过程中起到了关键性的作用,因为传统制造方式需要大量的劳动力,价格高、周期长,使碳纤维复合材料成了贵族材料。据了解,康得复材已为国内多家主机厂定制开发制造多个碳纤维复材部件项目,很多项目填补了国内空白,完成了多项国内第一。

Francisco De Oliveira补充说:“这种新的增强材料包含了一种特殊粘合剂,以便在切割和堆叠过程中实现预制体的稳定化和工艺的自动化。科纺勒通过提供可在批量生产中使用的新一代增强材料,促进了公司业务在汽车行业的发展。”

康得复材副总裁、首席技术官何鹏博士向记者介绍此次展出的最新产品。何鹏博士表示,康得复材目前所拥有的HP-RTM,湿法模压等生产线,使传统的复合材料成型时间从几个小时降低到3分钟以下。同时,高度集成化的生产线最大限度地降低了工人的数量,使人工所造成的质量不稳定降到了最低,使复合材料在汽车领域的应用真正能够达到低成本、高速率、高质量,满足汽车工业对轻量化的巨大需求。

目前,康得复材在廊坊的产业基地一期产能已经全部建设完成,正在着手进行二期150万件产能的建设,同时已经开始常州碳纤维复合材料基地600万件产能的建设。

掌握核心技术对产业的发展有着极其关键的影响。而材料科学是一切制造业的基础,中国在制造业产业升级的同时,也需要对材料的基础研究进行大量的投入。这种投入的特点是高投入、长周期,但是一旦成功,对全部下游产业的发展有着革命性的推动作用。

2014年,康得集团、康得新集团携手康得复材,按照复合材料产业链特点,利用强大的投融资能力、创新研发能力,整合了全球先进复合材料及其制造技术优势资源,打造了一个世界级碳纤维轻量化平台。目前,康得复材与奔驰、宝马、丰田、北汽、长安、蔚来等全球59家汽车企业建立了业务合作关系,产品涵盖汽车结构件、覆盖件、汽车装饰件、碳纤维白车身,多个项目已进入或将进入量产阶段。

2018年伊始,康得复材宣布联手世界知名合作伙伴,共建碳纤维复合材料航空产业生态体系。目前,康得复材正在携手欧洲著名航空企业LEONARDO,共建国际民用航空复合材料制造平台,在张家港建设航空部件生产基地,致力于航空结构件设计、开发、制造服务。未来,康得复材将在风电、轨道交通、船舶等多领域布局。依托平台的优势资源,融入各行业市场需求特点,战略整合各行业的核心技术及主要应用市场客户,形成多个生态体系良好发展的产业模式。

“除了我们今天展示的汽车以外,风电叶片也是未来碳纤维轻量化解决方案的应用场景之一。同时,高端工业产品,如机器人手臂,高铁列车车身等产品,都在逐步进行新材料的应用开发。不难相信,在未来的生活中,将会有越来越多的碳纤维产品出现。” 康得复材相关负责人何鹏博士说。

位于德国巴伐利亚州慕尼黑的康得新德国研发中心,自2017年6月投入运行以来,就致力于新材料、新工艺、新技术的开发,并已经为国内外主机厂进行多个项目的开发工作。此次展出的玻纤板簧、Surface-RTM零部件,就是康得新德国研发中心近期的开发成果。

何鹏博士介绍称,玻纤板簧是目前国内唯一根据量产需求进行正向设计并开发的板簧产品,采用HP-RTM工艺,单条产线产能可达到20万件/年。Surface-RTM的技术早在2014年就已经开发成功,但是工业化及产业化的验证一直没有进展,研发中心通过自身努力,目前也已经解决了量产Surface-RTM工艺的材料体系、模具开发、工艺开发等诸多难题,已经正式拥有了量产的能力。

他还透露,德国研发中心还有多项前沿新技术开发正在进行中,通过自身的研发力量,以及合作伙伴,如慕尼黑工业大学的共同投入,推进新技术的开发及产品应用。相信在下次北京车展,会有越来越多的新产品向业界展示。

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